Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/71485
Type: Tese
Title: Water dynamics in the soil-plant-atmosphere continuum in semiarid forests
Title in English: Water dynamics in the soil-plant-atmosphere continuum in semiarid forests
Authors: Costa, Juliana Alcântara
Advisor: Costa, Carlos Alexandre
Co-advisor: Vellame, Lucas Melo
Navarro-Hevia, Joaquín
Keywords: ecohydrology;Caatinga;Pinares;sap flow;remote sensing;evapotranspiration
Issue Date: 2022
Citation: COSTA, Juliana Alcântara. Water dynamics in the soil-plant-atmosphere continuum in semiarid forests. 81f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, 2022.
Abstract in Brazilian Portuguese: O movimento e armazenamento de água em florestas desempenha um papel importante no planejamento, desenvolvimento e gestão integrados de recursos hídricos. Esses processos são particularmente relevantes nas regiões semiáridas. O presente documento encontra-se dividido em três capítulos organizados no formato de artigos científicos. Toda a tese é baseada no estudo de fenômenos ecohidrológicos que ocorrem no continuum solo-planta-atmosfera. Os capítulos seguem uma linha de ampliação de investigação, começando com um processo hidrológico mais detalhado em uma menor área e findando com uma abordagem em áreas mais amplas. O primeiro capítulo (I) é o que, dos três, mais se aprofunda no estudo dos processos que ocorrem no continuum solo-planta-atmosfera, tratando da variação de armazenamento de água na planta em Caesalpinia pyramidalis Tul. e de sua relação com eventos externos. Nesse primeiro estudo utilizou-se como designação de área a Caatinga. Observou-se o surgimento das folhas ocorreu com umidade caulinar de 0,32 m3.m-3. As plantas de catingueira são capazes de absorver água abaixo do potencial comumente determinado como ponto de murcha permanente (-1.5 MPa). O volume de água armazenada nas plantas representa 17% do volume máximo observado no reservatório que recebe toda a água drenada da bacia hidrográfica, durante o período de estudo. Já no segundo capítulo (II) pretendeu-se aprofundar no estudo de um dos fenômenos relacionados com a evapotranspiração, o fluxo de seiva na planta. Além disso, no segundo capítulo ampliou-se a área de estudo para Floresta Tropical Sazonalmente Seca, estudando em particular a espécie Caesalpinia pyramidalis Tul., conhecida popularmente como catingueira, que é uma forte representante do bioma que lhe dá o nome. Identificou-se que as plantas de catingueira apresentam a capacidade de realizar fluxo inverso de seiva no período noturno e predawn basicamente durante todo o ano. Foi observado maior fluxo de seiva nas estações de transição devido as condições atmosféricas e de umidade no solo. Verificou-se uma superioridade de 46% do fluxo de seiva da catingueira no período chuvoso em relação ao período seco. Percebeu-se que o fluxo de seiva noturno é mais significativo nos meses mais secos, demonstrando mais uma estratégia adaptativa da espécie. O terceiro e último (III) capítulo é o de abordagem espacial mais ampla dos três. O estudo trata do processo hidrológico evapotranspiração, que foi realizado para duas zonas semiáridas distintas, uma no Brasil (Caatinga) e outra na Espanha (Pinares), utilizando sensoriamento remoto. Verificou-se que a amplitude anual da evapotranspiração potencial (ET0) é a mesma nas duas áreas, porém os valores da Caatinga são maiores. A floresta de Caatinga apresentou maior variação espacial da Evapotranspiração real (ETa) que a floresta de Pinares, bem como uma maior extensão com menor estabilidade temporal da ETa que a floresta de Pinares. Tanto a floresta de Caatinga quanto a floresta de Pinares apresentaram tendências positivas significativas em ET0 e ETa anuais. Estimamos que o valor da ETa aumenta mais rapidamente em Pinares do que na Caatinga brasileira. Tomando a Caatinga como espelho hidrológico, algumas consequências são esperadas para Pinares, como alterações significativas no balanço hídrico, aumento da vulnerabilidade da biodiversidade e redução da disponibilidade hídrica no solo e nos reservatórios.
Abstract: The movement and storage of water in forests play an important role in the integrated planning, development and management of water resources. These processes are particularly relevant in semi-arid regions. This document is divided into three chapters organized in the format of scientific articles. The entire PhD dissertation is based on the study of ecohydrological phenomena that occur in the soil-plant-atmosphere continuum. The chapters follow a broad line of investigation, starting with a more detailed hydrological process in a smaller area and ending with an approach in larger areas. The first chapter (I) is the one that, of the three, goes deeper into the study of the processes that occur in the soil-plant-atmosphere continuum, dealing with the variation of water storage in the plant in Caesalpinia pyramidalis Tul. and its relation to external events. In this first study, the Caatinga was used as an area designation. It was observed that the emergence of leaves occurred with a stem moisture of 0.32 m3.m-3. Catingueira plants are able to absorb water below the potential commonly determined as permanent wilting point (-1.5 MPa). The volume of water stored in the plants represents 17% of the maximum volume observed in the reservoir that receives all the water drained from the hydrographic basin during the study period. In the second chapter (II) it was intended to deepen the study of one of the phenomena related to evapotranspiration, the sap flow in the plant. In addition, in the second chapter, the study area was expanded to Tropical Seasonally Dry Forest, studying in particular the species Caesalpinia pyramidalis Tul., popularly known as catingueira, which is a strong representative of the biome that gives it its name. It was identified that catingueira plants have the ability to perform inverse sap flow at night and predawn basically throughout the year. Higher sap flow was observed in the transition seasons due to atmospheric conditions and soil moisture. There was a superiority of 46% of the catingueira sap flow in the rainy season compared to the dry season. It was noticed that the nocturnal sap flow is more significant in the driest months, demonstrating another adaptive strategy of the species. The third and final chapter (III) is the one with the broadest spatial approach of the three. The study deals with the hydrological process of evapotranspiration, which was carried out for two distinct semi-arid zones, one in Brazil (Caatinga) and another in Spain (Pinares), using remote sensing. It was found that the annual amplitude of potential evapotranspiration (ET0) is the same in both areas, but the values of the Caatinga are higher. The Caatinga forest presented greater spatial variation of real Evapotranspiration (ETa) than the Pinares forest, as well as a greater extension with less temporal stability of the ETa than the Pinares forest. Both the Caatinga forest and the Pinares forest showed significant positive trends in annual ET0 and ETa. We estimate that the value of ETa increases faster in Pinares than in the Brazilian Caatinga. Taking the Caatinga as a hydrological mirror, some consequences are expected for Pinares, such as significant changes in the water balance, increased vulnerability of biodiversity and reduced water availability in the soil and in reservoirs.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/71485
Appears in Collections:PPGENA - Teses defendidas na UFC

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
2022_tese_jacosta.pdf3,62 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.